BIOTEKNOLOGI PANGANProgram Studi Bioteknologi

Oleh: Seprianto, S.Pi, M.Si

Pertemuan Ke 10

BIOTEKNOLOGI FERMENTASI

ENZIM

Pendahuluan

• Fermentasi telah lama dikenal manusia dan kini beberapa diantaranya berkembang ke arah industri spt roti, minuman beralkohol, yoghurt, keju, kecap, tempe dsb.

• Dalam fermentasi digunakan mikroorganisme dengan pengendalian lingkungan.

• Fermentasi dapat berfungsi sebagai pembentuk cita rasa, memperbaiki tekstur, mengawetkan produk, meningkatkan kualitas dsb.

• Teknologi fermentasi umumnya sederhana dengan biaya yang relatif murah.

Pendahuluan

• Dalam perkembangannya, dari sel mikrobia, hewan atau tumbuhan dapat diekstrak enzim dan digunakan dalam proses.

• Enzim dipekatkan, dibentuk tepung atau diamobilisasi shg lebih mudah digunakan

• Teknologi enzim banyak digunakan pada industri permen, roti, juice, sirup dan keju.

• Tek enzim memungkinkan minimasi kehilangan nutrisi dan rendahnya konsumsi energi.

Fermentasi

• Faktor-faktor yg perlu diperhatikan: ketersediaan sumber karbon dan nitrogen, pH, kelembapan, suhu, tahap pertumbuhan dan ada tidaknya kompetitor.

• Batch culture

• Continuous culture

• Tipe fermentasi: fermentasi substrat padat dan fermentasi substrat cair.

• Kebutuhan oksigen: fermentasi aerob dan anaerob.

Tipe-tipe Fermentasi

• Fermentasi asam laktat

• Fermentasi ikan dan daging

• Fermentasi sayuran

• Fermentasi serealia dan kacang-kacangan

• Fermentasi susu

• Fermentasi alkohol

• Fermentasi asam

• Fermentasi antibiotika

Teknologi Enzim

• Hanya 1% enzim yg teridentifikasi telah diproduksi secara komersial.

• Protease merupakan jumlah paling banyak diproduksi (35%)

• Perkembangan bioteknologi memacu produksi enzim

• Penggunaan enzim akan mengurangi biaya prosesing, meningkatkan hasil, memperbaiki kualitas sensoris dsb.

• Enzim aktif pada konsentrasi rendah dan mudah dikendalikan

• Beberapa proses enzimatis justru mahal dan enzim harus dimatikan setelah proses.

• Enzim dapat menyebabkan alergi pada beberapa orang

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Dikenal enzim intraseluler dan ekstraseluler.

• Mikroorganisme harus tumbuh baik pada substrat yg tidak mahal.

• Substrat harus tersedia dalam jumlah yg cukup dan mudah di dapat.

• Metode untuk mendapatkan enzim harus mudah dan tidak mahal.

• Enzim harus stabil

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Enzim dapat diproduksi pada substrat padat: sekam, kulit buah, tepung kedelai dsb

• Enzim dpt diproduksi pada substrat cair: molase, limbah, dsb

• Mineral spesifik dapat ditambahkan ke dalam untuk memaksimalkan produksi enzim.

• Substrat cair lebih mudah ditangani daripada substrat padat

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Keberhasilan produksi enzim scr komersial tergantung pada aktivitas mikroorganisme, minimasi biaya substrat, prosedur inkubasi dan pemurnian.

• Enzim ekstraseluler dpt dimurnikan dari substrat dg cara: sentrifugasi, filtrasi, presipitasi, khromatografi, ultrafiltrasi, elektroforesis dsb.

Beberapa kelompok Enzim yg penting

• Karbohidrase

• Enzim Pektat

• Selulase dan hemiselulase

• Protease

• Oksidase

• Lipase

• dsb

Karbohidrase

• Menghidrolisis polisakarida atau oligosakarida.• Tipe yg penting scr komersial:

– a-amilase, – glukoamilase, – invertase, – laktase, – glukosa isomerase.

• Alfa-amilase menghidrolisis ikatan a-1,4 menjadi pati cair atau maltosa

• Produk yg dihasilkan digunakan unt bhn tambahan dlm soup kering, makanan bayi dan saus.

Karbohidrase

• Glukoamilase (amiloglukosidase) adl enzim sakarifikasi shg dihasilkan glukosa.

• Produk meras manis, dapat difermentasi dan digunakan dalam produksi alkohol, asam askorbat, penisilin

• Substrat yang umum digunakan adalah pati dari jagung, gandum, tapioka dan kentang.

Karbohidrase

• Invertase menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa

• Untuk mencegah kristalisasi molase, ice cream.• Laktase untuk membantu orang yang tidak mampu

mencerna laktosa (lactose intolerance)• Glukosa isomerasi digunakan dalam produksi HFS yg

lebih manis dari glukosa• Produk digunakan secara luas dalam industri

– permen dan roti, – produksi dekstrosa dari pati jagung, – penjernihan juice buah dan wine, – menghilangkan glukosa dari putih telur dsb

• Industri pangan mempunyai peran unik; karena adanya hubungan langsung yang sangat erat antara pangan, gizi dan kesehatan individu

• Industri pangan; melalui keamanan, gizi dan mutu produk pangan yang diproduksinya; mempunyai pengaruh langsung pada tingkat kesehatan dan status gizi konsumennya

Visi Industri Pangan

Enzim Pektat

• Mencakup: pektin esterase, poligalakturonase, pektin liase

• Pektin esterase menghidrolisis gugus metoksil dari molekul pektin menjadi bentuk pektin dg metoksil rendah dan asam poligalakturonat

• Poligalaturonase menghidrolisis ikatan a-1,4 pada poligalakturomat mjd oligogalaktironan dan asam galakturonat.

• Enzim pektat dari jamur digunakan untuk memepercpat filtrasi juice, menghilangkan pektin dan buah terutama untuk industri jam dan pure dsb

Fermentasi• Faktor-faktor yg perlu diperhatikan: ketersediaan

sumber karbon dan nitrogen, pH, kelembapan, suhu, tahap pertumbuhan dan ada tidaknya kompetitor.

• Batch culture• Fed- Batch culture• Continuous culture• Tipe fermentasi: fermentasi substrat padat dan

fermentasi substrat cair.• Kebutuhan oksigen: fermentasi aerob dan anaerob.

Tipe-tipe Fermentasi• Fermentasi asam laktat

• Fermentasi ikan dan daging

• Fermentasi sayuran

• Fermentasi serealia dan kacang-kacangan

• Fermentasi susu

• Fermentasi alkohol

• Fermentasi asam

• Fermentasi antibiotika

Teknologi Enzim• Hanya 1% enzim yg teridentifikasi telah diproduksi

secara komersial.• Protease merupakan jumlah paling banyak diproduksi

(35%)• Perkembangan bioteknologi memacu produksi enzim• Penggunaan enzim akan mengurangi biaya prosesing,

meningkatkan hasil, memperbaiki kualitas sensoris dsb.• Enzim aktif pada konsentrasi rendah dan mudah

dikendalikan• Beberapa proses enzimatis justru mahal dan enzim

harus dimatikan setelah proses.• Enzim dapat menyebabkan alergi pada beberapa orang

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Dikenal enzim intraseluler dan ekstraseluler.

• Mikroorganisme harus tumbuh baik padasubstrat yg tidak mahal.

• Substrat harus tersedia dalam jumlah yg cukupdan mudah di dapat.

• Metode untuk mendapatkan enzim harusmudah dan tidak mahal.

• Enzim harus stabil

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Enzim dapat diproduksi pada substrat padat: sekam, kulit buah, tepung kedelai dsb

• Enzim dpt diproduksi pada substrat cair: molase, limbah, dsb

• Mineral spesifik dapat ditambahkan ke dalam untukmemaksimalkan produksi enzim.

• Substrat cair lebih mudah ditangani daripadasubstrat padat

Produksi Enzim dari Mikroorganisme

• Keberhasilan produksi enzim scr komersialtergantung pada aktivitas mikroorganisme, minimasi biaya substrat, prosedur inkubasidan pemurnian.

• Enzim ekstraseluler dpt dimurnikan darisubstrat dg cara: sentrifugasi, filtrasi, presipitasi, khromatografi, ultrafiltrasi, elektroforesis dsb.